Микрометеорит -Micrometeorite

микрометеорит
Микрометеорит.jpg
Микрометеорит, собранный из антарктического снега.

Микрометеорит — это микрометеорит , переживший вход в атмосферу Земли . Обычно встречающиеся на поверхности Земли микрометеориты отличаются от метеоритов тем, что они меньше по размеру, более многочисленны и отличаются по составу. МАС официально определяет метеориты размером от 30 микрометров до 1 метра ; микрометеориты составляют малую часть диапазона (~ субмиллиметровые). Они представляют собой подмножество космической пыли , которое также включает более мелкие частицы межпланетной пыли (IDP).

Микрометеориты входят в атмосферу Земли с большими скоростями (не менее 11 км/с) и подвергаются нагреву за счет атмосферного трения и сжатия . Микрометеориты по отдельности весят от 10 -9 до 10 -4 г и в совокупности составляют большую часть внеземного материала, попавшего на современную Землю.

Фред Лоуренс Уиппл впервые ввел термин «микрометеорит» для описания объектов размером с пыль, которые падают на Землю. Иногда метеороиды и микрометеориты, входящие в атмосферу Земли, видны как метеоры или «падающие звезды» , независимо от того, достигают ли они земли и выживают ли они как метеориты и микрометеориты.

Введение

Текстуры микрометеоритов (MM) различаются по мере того, как их первоначальный структурный и минеральный состав изменяется в зависимости от степени нагревания, которое они испытывают при входе в атмосферу, что зависит от их начальной скорости и угла входа. Они варьируются от нерасплавленных частиц, сохраняющих свою первоначальную минералогию (рис. 1 а, б), до частично расплавленных частиц (рис. 1 в, г) и округлых расплавленных космических шариков (рис. 1 д, е, ж, з, рис. 2) некоторые из которых потеряли большую часть своей массы в результате испарения (рис. 1 и). Классификация основана на составе и степени нагрева.

Рис. 1. Поперечные сечения различных классов микрометеоритов: а) Мелкозернистые нерасплавленные; б) крупнозернистая неплавкая; в) шлаковая; г) Реликтовый хлебонос; д) порфировые; е) полосатый оливин; ж) скрытокристаллический; з) стекло; и) КПП; к) G-типа; л) I-тип; и l) Отдельный минерал. За исключением типов G и I, все они богаты силикатами и называются каменистыми ММ. Шкала баров составляет 50 мкм.
Рисунок 2. Изображения светового микроскопа каменных космических шариков.

Внеземное происхождение микрометеоритов определяется микроанализом, который показывает, что:

  • Содержащийся в них металл подобен тому, что содержится в метеоритах.
  • Некоторые из них содержат вюстит , высокотемпературный оксид железа, обнаруженный в корках плавления метеоритов.
  • Их силикатные минералы имеют соотношение основных и микроэлементов, подобное таковому в метеоритах.
  • Содержания космогенного марганца ( 53 Mn ) в железных шариках и космогенного изотопа бериллия ( 10 Be ), алюминия ( 26 Al ) и солнечного изотопа неона в каменных ММ внеземные.
  • Наличие досолнечных зерен в некоторых ММ и избыток дейтерия в ультрауглеродистых ММ указывает на то, что они не только внеземные, но и на то, что некоторые их компоненты сформировались до Солнечной системы .

По оценкам, 40 000 ± 20 000 тонн в год (т / год) космической пыли попадает в верхние слои атмосферы каждый год, из которых, по оценкам, менее 10% (2700 ± 1400 т / год) достигают поверхности в виде частиц. Таким образом, масса отложившихся микрометеоритов примерно в 50 раз превышает предполагаемую массу метеоритов, составляющую примерно 50 т/год, а огромное количество частиц, ежегодно попадающих в атмосферу (~10 17 > 10 мкм), позволяет предположить, что большие коллекции ММ содержат частицы от всех пылеобразующих объектов Солнечной системы, включая астероиды, кометы и осколки Луны и Марса. Большие коллекции ММ предоставляют информацию о размере, составе, эффектах нагрева атмосферы и типах материалов, аккрецирующих на Земле, в то время как подробные исследования отдельных ММ дают представление об их происхождении, природе углерода , аминокислот и досолнечных зерен, которые они содержат.

Химический анализ микроскопических кристаллов хромита, или хромшпинелидов, извлеченных из микрометеоритов в кислотных ваннах, показал, что примитивные ахондриты , составляющие менее половины процента MM, достигающих Земли сегодня, были обычным явлением среди MM, сросшихся более 466 миллионов лет назад. .

Сайты сбора

Нажмите здесь, чтобы посмотреть семиминутный фильм о том, как ММ собирают со дна колодца с питьевой водой на Южном полюсе.

Микрометеориты были собраны из глубоководных отложений , осадочных пород и полярных отложений. Раньше их собирали в основном из полярного снега и льда из-за их низкой концентрации на поверхности Земли, но в 2016 году был открыт метод извлечения микрометеоритов в городских условиях.

Океанические отложения

Расплавленные микрометеориты (космические шарики) впервые были собраны из глубоководных отложений во время экспедиции HMS Challenger с 1873 по 1876 годы . В 1891 году Мюррей и Ренар обнаружили «две группы [микрометеоритов]: во-первых, черные магнитные шарики с металлическим ядром или без него; во-вторых, шарики коричневого цвета, напоминающие хондры (улы) с кристаллической структурой». В 1883 году они предположили, что эти шарики были внеземными, потому что они были обнаружены вдали от земных источников частиц, они не напоминали магнитные сферы, произведенные в печах того времени, а их металлические никель-железные (Fe-Ni) ядра не напоминали металлическое железо . встречаются в вулканических породах. Сферулы были наиболее многочисленны в медленно накапливающихся отложениях, особенно в красных глинах, отложившихся ниже глубины карбонатной компенсации , что подтверждает метеоритное происхождение. Помимо этих сфер с металлическими ядрами Fe-Ni, некоторые сферы размером более 300 мкм содержат ядро ​​из элементов платиновой группы.

Со времени первой коллекции HMS Challenger космические шарики извлекались из океанских отложений с использованием кернов, коробчатых кернов, грейферов и магнитных салазок. Среди них магнитные салазки, называемые «Космические грязевые грабли», извлекли тысячи космических шариков из верхних 10 см красных глин на дне Тихого океана .

Наземные отложения

Земные отложения также содержат микрометеориты. Они были обнаружены в образцах, которые:

Самые старые ММ представляют собой полностью измененные железные шарики, обнаруженные в твердых грунтах возрастом от 140 до 180 миллионов лет.

Городские микрометеориты

В 2016 году новое исследование показало, что плоские крыши в городских районах являются благоприятными местами для извлечения микрометеоритов. «Городские» космические шарики имеют более короткий земной возраст и менее изменены, чем предыдущие находки.

Коллекционеры-любители могут найти микрометеориты в местах, где скопилась пыль с большой площади, например, из водосточной трубы на крыше.

Полярные отложения

Микрометеориты, обнаруженные в полярных отложениях, гораздо менее подвержены выветриванию, чем обнаруженные в других земных средах, о чем свидетельствует незначительное травление промежуточного стекла и наличие большого количества стеклянных шариков и нерасплавленных микрометеоритов, типов частиц, которые редки или отсутствуют в глубоководных районах. образцы. ММ, обнаруженные в полярных регионах, были собраны из гренландского снега, криоконита Гренландии, антарктического голубого льда , антарктических эоловых (приносимых ветром) обломков, ледяных кернов, дна колодца на Южном полюсе, антарктических ловушек для отложений и современного антарктического снега.

Классификация и происхождение микрометеоритов

Классификация

Современная классификация метеоритов и микрометеоритов сложна; обзорный документ Krot et al. 2007 г. обобщает современную таксономию метеоритов. Привязка отдельных микрометеоритов к классификационным группам метеоритов требует сравнения их элементных, изотопных и текстурных характеристик.

Кометное и астероидное происхождение микрометеоритов

В то время как большинство метеоритов происходят из астероидов , контрастный состав микрометеоритов предполагает, что большинство из них происходят из комет .

Менее 1% ММ являются ахондритами и похожи на метеориты HED , которые, как считается, произошли от астероида 4 Веста . Большинство ММ по составу близки к углистым хондритам , тогда как около 3% метеоритов относятся к этому типу. Преобладание углистых хондритоподобных ММ и их низкое содержание в коллекциях метеоритов свидетельствует о том, что большинство ММ происходят из источников, отличных от источников большинства метеоритов. Поскольку большинство метеоритов происходят из астероидов, альтернативным источником ММ могут быть кометы. Идея о том, что ММ могут происходить от комет, возникла в 1950 году.

До недавнего времени скорости входа микрометеороидов более 25 км/с, измеренные для частиц из кометных потоков, вызывали сомнения в их выживании в качестве ММ. Однако недавнее динамическое моделирование предполагает, что 85% космической пыли может быть кометным. Кроме того, анализ частиц, возвращенных с кометы Wild 2 космическим кораблем Stardust , показывает, что состав этих частиц соответствует составу многих микрометеоритов. Тем не менее, некоторые родительские тела микрометеоритов, по-видимому, представляют собой астероиды с хондролитовыми углеродистыми хондритами .

Внеземные микрометеориты

Приток микрометеороидов также вносит свой вклад в состав реголита (планетарный/лунный грунт) на других телах Солнечной системы. По оценкам, годовой приток микрометеороидов на Марс составляет от 2700 до 59000 т / год. Это способствует примерно 1 м содержания микрометеоритов на глубину марсианского реголита каждый миллиард лет. Измерения программы « Викинг» показывают, что марсианский реголит состоит на 60% из базальтовой породы и на 40% из породы метеоритного происхождения. Марсианская атмосфера с более низкой плотностью позволяет гораздо более крупным частицам, чем на Земле, выжить при прохождении на поверхность, практически не изменившись до удара. В то время как на Земле частицы, которые выживают при входе, обычно подвергаются значительной трансформации, значительная часть частиц, попадающих в марсианскую атмосферу в диапазоне диаметров от 60 до 1200 мкм, вероятно, остается нерасплавленной.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Кастен Р.; Фредрикссон, К. (1958), «Анализ космических шариков с помощью рентгеновского микроанализатора», Geochimica et Cosmochimica Acta , 14 (1–2): 114–117, Bibcode : 1958GeCoA..14..114C , doi : 10.1016 /0016-7037(58)90099-1
  • Добрица, Э.; Энгранд, К.; Дюпра, Дж.; Гунель, М. (2010), «Статистический обзор антарктических микрометеоритов Concordia», 73-е метеоритное общество , 73 : pdf 5213, Bibcode : 2010M&PSA..73.5213D
  • Дюпра, Дж. Э.; Энгранд, К.; Моретт, М.; Курат; и другие. (2007), «Микрометеориты из снега Центральной Антарктики: коллекция CONCORDIA», Достижения в области космических исследований , 39 (4): 605–611, Bibcode : 2007AdSpR..39..605D , doi : 10.1016/j.asr.2006.05. 029
  • Энгранд, К.; Маккиган, KD; Лешин, Л.А. (1999), «Изотопный состав кислорода отдельных минералов в антарктических микрометеоритах: дальнейшие ссылки на углеродистые хондриты», Geochimica et Cosmochimica Acta , 63 (17): 2623–2636, Bibcode : 1999GeCoA..63.2623E , doi : 10.1016 /S0016-7037(99)00160-X
  • Флинн, Г. Дж. (1989), «Нагрев при входе в атмосферу: критерий для различия между астероидными и кометными источниками межпланетной пыли», Icarus , 77 (2): 287–310, Bibcode : 1989Icar...77..287F , doi : 10.1016/0019-1035(89)90091-2
  • Генге, МДж; Грейди, мм; Хатчисон, Р. (1997), «Текстуры и составы мелкозернистых антарктических микрометеоритов: значение для сравнения с метеоритами», Geochimica et Cosmochimica Acta , 61 (23): 5149–5162, Bibcode : 1997GeCoA..61.5149G , doi : 10.1016/S0016-7037(97)00308-6
  • Гудрич, Калифорния; Делани, Дж. С. (2000), «Отношения Fe / Mg-Fe / Mn метеоритов и первичная неоднородность родительских тел примитивных ахондритов», Geochimica et Cosmochimica Acta , 64 (1): 149–160, Bibcode : 2000GeCoA..64 .. 149G , дои : 10.1016/S0016-7037(99)00107-6
  • Гунель, М.; Шоссидон, М .; Морбиделли, А .; Баррат, Дж. А.; и другие. (2009), «Уникальный базальтовый микрометеорит расширяет перечень планетарных корок Солнечной системы», Proc. Натл. акад. науч. США , 106 (17): 6904–6909, Bibcode : 2009PNAS..106.6904G , doi : 10.1073/pnas.0900328106 , PMC  2678474 , PMID  19366660
  • Гран, Э .; Зук, HA; Фехтиг, Х .; Гейзе, Р.Х. (1985), «Столкновительный баланс метеоритного комплекса», Icarus , 62 (2): 244–272, Bibcode : 1985Icar...62..244G , doi : 10.1016/0019-1035(85)90121- 6
  • Харви, Р.П.; Моретт, М. (1991), «Происхождение и значение космической пыли из Уолкотт-Нив, Антарктида», Proceedings of Lunar and Planetary Science , 21 : 569–578.
  • Хашимото, А. (1983), «Метаморфизм испарения в ранней солнечной туманности - эксперименты по испарению расплава FeO-MgO-SiO 2 -CaO-Al 2 O 3 и химическое фракционирование примитивных материалов», Geochemical Journal , 17 (3) : 111–145, Bibcode : 1983GeocJ..17..111H , doi : 10.2343/geochemj.17.111
  • Герцог, Г. Ф.; Сюэ, С .; Холл, Г.С.; Найквист, LE; Ши, К.-Ю.; Висманн, Х .; Браунли, Д.Э. (1999), «Изотопный и элементный состав железа, никеля и хрома в глубоководных шариках типа I: значение для происхождения и состава родительских микрометеороидов», Geochimica et Cosmochimica Acta , 63 (9): 1443– 1457, Bibcode : 1999GeCoA..63.1443H , doi : 10.1016/S0016-7037(99)00011-3
  • Имае, Н.; Тейлор, С.; Ивата, Н. (2013), «Предшественники микрометеоритов: подсказки из минералогии и петрологии их реликтовых минералов», Geochimica et Cosmochimica Acta , 100 : 116–157, Bibcode : 2013GeCoA.100..116I , doi : 10.1016/j. gca.2012.09.052
  • Кайт, FT (1983), «Анализ внеземных материалов в земных отложениях», докторская диссертация , Лос-Анджелес: Калифорнийский университет: 152 стр.
  • Любовь, С.Г.; Браунли, Д.Э. (1991), «Нагрев и тепловое преобразование микрометеороидов, входящих в атмосферу Земли», Icarus , 89 (1): 26–43, Bibcode : 1991Icar...89...26L , doi : 10.1016/0019-1035 (91)90085-8
  • Матрайт, Г.; Пиццарелло, С.; Тейлор, С.; Браунли, Д. (2004), «Концентрация и изменчивость аминокислоты AIB в полярных микрометеоритах: значение для экзогенной доставки аминокислот на примитивную Землю», Meteoritics and Planetary Science , 39 (11): 1849–1858, Bibcode : 2004M&PS...39.1849M , doi : 10.1111/j.1945-5100.2004.tb00080.x
  • Матрайт, Г.С.; Тейлор, С.; Флинн, Г.; Браунли, Д.; и другие. (2003), «Исследование с помощью ядерного микрозонда распределения и концентрации углерода и азота в метеоритах Мерчисон и озера Тагиш, антарктических микрометеоритах и ​​IDPS: значение для астробиологии», Meteoritics and Planetary Science , 38 (11): 1585–1600, Бибкод : 2003M&PS...38.1585M , doi : 10.1111/j.1945-5100.2003.tb00003.x
  • Миллард, ХТ; Финкельман, Р.Б. (1970), «Химический и минералогический составы космических и земных шариков из морских отложений», Journal of Geophysical Research , 75 (11): 2125–2133, Bibcode : 1970JGR....75.2125M , doi : 10.1029 /JB075i011p02125
  • Мюррелл, Монтана; Дэвис, Пенсильвания; Нисиидзуми, К.; Миллард, HT (1980), «Глубоководные шарики из тихоокеанской глины: массовое распределение и скорость притока», Geochimica et Cosmochimica Acta , 44 (12): 2067–2074, Bibcode : 1980GeCoA..44.2067M , doi : 10.1016/0016 -7037(80)90204-5
  • Нишиидзуми, К. (1983), «Измерение 53 Mn в глубоководном железе и каменных шариках», Earth and Planetary Science Letters , 63 (2): 223–228, Bibcode : 1983E&PSL..63..223N , doi : 10.1016/0012-821С(83)90038-9
  • Петтерссон, Х .; Фредрикссон, К. (1958), «Магнитные шарики в глубоководных отложениях», Pacific Science , 12 : 71–81.
  • Тейлор, С.; Матрайт, Г.; Гуан, Ю. (2012), «Мелкозернистые предшественники преобладают в потоке микрометеоритов» (PDF) , Meteoritics & Planetary Science , 47 (4): 550–564, Bibcode : 2012M&PS...47..550T , doi : 10.1111 /j.1945-5100.2011.01292.x , S2CID  37378689
  • Ван Гиннекен, М.; Фолко, Л.; Кордье, К.; Рошетт, П. (2012), «Хондритовые микрометеориты из Трансантарктических гор», Meteoritics & Planetary Science , 47 (2): 228–247, Bibcode : 2012M&PS...47..228V , doi : 10.1111/j.1945- 5100.2011.01322.х
  • Джон Ларсен: В поисках звездной пыли: удивительные микрометеориты и их земные самозванцы. Voyageur Press, Миннеаполис, 2017 г., ISBN  076035264X .

Внешние ссылки